獨具魅力的eDCT技術(shù)

新一代的eDCT的設(shè)計已獲專利，它是一款電動汽車用緊湊型無轉(zhuǎn)矩中斷換擋“無離合器”變速器，其靈感來源于DCT（雙離合器）技術(shù)，不僅吸收了該技術(shù)具備的所有優(yōu)點，并且彌補了傳統(tǒng)DCT在重量、大小、效率和成本方面的不足。

設(shè)計概念

電動汽車選用兩個驅(qū)動電動機而不是一個電動機的設(shè)計概念并不新穎，但是將兩個電動機通過獨立的輸入軸與變速器連接，從而實現(xiàn)多速比的輸出則是一個新的概念，這就是已經(jīng)獲得專利的eDCT設(shè)計。本設(shè)計中，電動機永久地與變速器的輸入軸結(jié)合，其中一個電動機用于聯(lián)接奇數(shù)齒輪（1號齒和3號齒），一個用于聯(lián)接偶數(shù)齒輪（2號齒和4號齒）。得益于控制系統(tǒng)帶來的可能性，該結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢在于省略了離合器和同步器，而且可以通過控制轉(zhuǎn)矩和速度實現(xiàn)單獨使用一個電動機或者同時使用兩個電動機。

eDCT的目標(biāo)是提升性能和效率，實現(xiàn)無縫換擋（換擋時無轉(zhuǎn)矩的中斷）和避免常規(guī)變速器過于繁復(fù)的結(jié)構(gòu)及高額造價。該結(jié)構(gòu)是由一組精簡的變速器控制軟件控制的極具創(chuàng)意的機械設(shè)計，與類似的自動變速器技術(shù)相比，該結(jié)構(gòu)帶來了性能和效率的提升，從而使車輛可以行駛更長的距離或者使用更小的電池組。與此同時，電動機更多地在其最優(yōu)速度范圍內(nèi)行駛也大幅減少了齒輪的磨損。

圖1 第一代設(shè)計中的兩個電動機相對排布

eDCT第一代設(shè)計

eDCT的第一次出現(xiàn)是應(yīng)用于高性能的電動賽車。該設(shè)計中兩個電動機相對排布并且eDCT整體布局在后驅(qū)動橋上（見圖1）。 本設(shè)計中，兩電動機相對排布并且整體布局在后驅(qū)動橋上第一部樣機在沃賽思（Vocis）工廠進行裝配，第一輪的基礎(chǔ)功能測試（無載荷）在歐瑞康古加諾（Oerlikon Graziano）測試平臺上進行。該測試包括低速狀態(tài)下的潤滑測試、從1000～8000r/min轉(zhuǎn)速的進氣測試、對最高速齒輪的高溫測試和對所有齒輪的1 h測試。這些測試幫助進一步提高了樣機的潤滑性，并能迅速解決其他小的機械問題，使裝配進汽車的部件融入這些改進。

eDCT第二代設(shè)計

第一代eDCT樣機成功開發(fā)后，第二代的設(shè)計也很快被開發(fā)出來。新設(shè)計的目標(biāo)是探求eDCT使用在經(jīng)濟型中小型電動汽車上的優(yōu)勢。eDCT的適應(yīng)性表現(xiàn)在可以靈活使用電動機相對型和相鄰型架構(gòu)（見圖2）。兩種架構(gòu)下多部分部件可通用，其主要區(qū)別在于相鄰型的架構(gòu)只需要一根輔助軸，相對型則需要兩根軸。軸上面的齒輪相同，因此可以通用于兩種架構(gòu)。

對于第二代設(shè)計，齒輪通過電子機械式驅(qū)動的桶形凸輪進行選擇。該方案相比電子－液壓方案的優(yōu)勢在于其避免了電子－液壓組合的復(fù)雜性和高成本，卻保持了爪型離合器的性能，目標(biāo)齒輪的選擇時間為50ms。

圖2 第二代設(shè)計中的相對型和相鄰型架構(gòu)

eDCT的變化配置

兩代eDCT設(shè)計可以覆蓋從高性能后驅(qū)GT電動汽車到A級、B級前驅(qū)或者后驅(qū)汽車等多種車型。eDCT的設(shè)計范圍甚至可以延伸到汽車領(lǐng)域的更多方面。

其中，一項配置是將eDCT與兩個48V的電動機聯(lián)接，每個電動機大約15 kW的峰值，10kW的額定功率。其總的峰值功率是30kW，具備了無縫換擋和4個齒輪速比。而對于更加強調(diào)車輛性能的高端車市場，需要使用高于48V的電動機。對于四驅(qū)的混合動力系統(tǒng)，eDCT作為電子橋使用，4速的安排意味著電子橋可以在任何運行條件下使用。綜合考慮可知，在效率的提升和整體電子動力傳動系統(tǒng)的成本降低方面，eDCT是一個非常有吸引力的方案。

在相鄰平行式的電動機布局設(shè)計中，eDCT可以利用一個附加的離合器，應(yīng)用于一系列的串聯(lián)或并聯(lián)的混動結(jié)構(gòu)。此調(diào)整可以支持多種不同的運行模式，如單電動機驅(qū)動、雙電動機驅(qū)動、發(fā)動機單獨驅(qū)動或者三個牽引設(shè)備同時驅(qū)動。而當(dāng)一個電動機作為牽引電動機時，發(fā)動機可以通過另一個電動機發(fā)電。另一種建議結(jié)構(gòu)包括兩個eDCT變速器的全電動四驅(qū)超級跑車，該結(jié)構(gòu)代表了該技術(shù)的一種最為細(xì)分的應(yīng)用，但是確實可以通過4個非限定的電動機提供超級跑車的性能。

控制軟件

Vocis系列控制軟件作為變速器控制軟件提供所有的輸入和輸出，為車輛和電動機控制系統(tǒng)提供了一個完善的交互接口以實現(xiàn)無轉(zhuǎn)矩中斷的換擋，同時其能夠與車輛其他控制器和接口通信以確保駕駛的直覺控制和駕駛感受。

圖3 在第一代變速器測試中，變速器控制軟件成功實現(xiàn)了功能型換擋

在第一代設(shè)計中，因為需要在很短的時間內(nèi)使車輛能夠運轉(zhuǎn)，改良了一個既有的液壓系統(tǒng)，含兩個撥叉的換擋機構(gòu)，驅(qū)動器提供4脈寬調(diào)制電磁閥的壓力和流量到每個撥叉；而第二代的設(shè)計使用了電子機械式啟動的系統(tǒng)，從而去除了液壓部分，新的系統(tǒng)將變速器控制器所需的輸出個數(shù)減少到一個，即桶凸輪的換擋機構(gòu)輸出。該換擋機構(gòu)有兩種可選的方案：第一種方案中該換擋電動機是一個“智能啟動器”，即變速器控制器只需要發(fā)送一個控制區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（CAN）的信號來命令一個位置；另一種方案是直接驅(qū)動電動機，這就需要有輸出來驅(qū)動電動機。除了直接輸入和輸出外，軟件還提供了控制區(qū)域網(wǎng)絡(luò)通信與車輛的其他控制器接口。

換擋類型

在考慮齒輪換擋的變速器控制軟件策略時，首先需要確定換擋類型。相比常規(guī)的DCT，eDCT有新的換擋方式，因為可以選擇兩個電動機中的一個單獨驅(qū)動或者兩個一起驅(qū)動。若1代表單個電動機驅(qū)動，2表示兩個電動機同時驅(qū)動，那么有4種換擋方案：經(jīng)濟型（1到1）、經(jīng)濟型到功能型（1到2）、功能型到經(jīng)濟型（2到1）、功能型（從2到2）。

功能型換擋是開發(fā)的第一種換擋類型，第一代的變速器已經(jīng)在樣車中測試，其中的變速器控制軟件成功實現(xiàn)了功能型的換擋（見圖3）。通過數(shù)據(jù)分析知，換擋時間和換擋時電動機控制方面仍有很大的提升空間，這取決于車輛選擇的電動機和車輛的電子技術(shù)。

總結(jié)

電動汽車的進一步發(fā)展是必然趨勢，機械設(shè)計和變速器控制軟件一起為其提供了一個完整的變速器解決方案，適用于使用兩個輸入電動機的eDCT方案。eDCT不僅對高性能的車輛有效，并且適用于高載重的車輛或者負(fù)載和不負(fù)載時重量差別很大的車輛，這些車輛需要使用多速比的設(shè)計以達到更高爬坡能力和實現(xiàn)更高的最高速度。使用兩個較小的電動機與一個更大的電動機相比效率更高，與eDCT的低成本相結(jié)合，使得這項技術(shù)應(yīng)用于經(jīng)濟型中小型車的潛力無窮。